Rilievo e digitalizzazione 3D · dal 2025
OPHIS, i fossili in 3D
Fotogrammetria a polarizzazione incrociata per un museo paleontologico. Modelli ad accesso libero, due articoli scientifici.
OPHIS è un museo paleontologico e centro erpetologico di Teramo. Dal febbraio 2025 ne seguo la fotogrammetria: riprendo i reperti con un flash anulare a polarizzazione incrociata su un piano rotante con un disco di target, ricostruisco i modelli in Agisoft Metashape, li pulisco a mano, li ottimizzo e li pubblico.
Il lavoro me lo ha commissionato Alessandro Paterna, che possiede e dirige il museo e firma le ricerche sui reperti. È coautore dei due articoli che mi ringraziano nei crediti; Mario Falasca, che mi ha dato una mano nella logistica delle acquisizioni, è coautore del secondo.
Dodici reperti, tredici modelli (il tredicesimo è la ricostruzione per simmetria di OPH2211), tutti pubblicati ad accesso libero su Sketchfab: teropodi e spinosauridi da 10 a 80 cm, alcuni spessi meno di un centimetro. Il museo li usa per lo studio, per l'archivio e per le repliche stampate in 3D che si possono prendere in mano.
È l'esatto opposto di blindare modelli rari e fragili: pubblicati ad accesso libero, chiunque può dare un contributo alla materia. E non è solo un principio. Alcuni reperti, una volta studiati, potrebbero essere trasferiti altrove. Il gemello digitale resta.
In arrivo
Un breve video del processo: la fotografia, l'allineamento delle camere, la nuvola densa, il modello con texture che gira.
Alcuni dei tredici modelli
Perché la polarizzazione incrociata
Su questi reperti la fotogrammetria con luce diffusa o con il flash diretto non funziona: il trattamento protettivo li rende lucidi, e un riflesso si sposta con la camera invece di restare fermo sulla superficie. Rovina l'allineamento delle foto e cuoce nella texture una lucentezza che non esiste. Serve un flash anulare a polarizzazione incrociata.
Un filtro polarizzatore sta davanti al flash, un secondo sull'obiettivo, ruotato finché annulla il riflesso del flash: al sensore arriva solo la luce diffusa dalla superficie. Il supporto dei filtri l'ho stampato in 3D; il disco con i target codificati l'ho disegnato io, con set diversi per ogni lato, così i marker di lati diversi non si confondono.
Ripresa
- Fotocamera
- Sony Alpha 6100, 6000 × 4000, pixel da 3,92 μm
- Obiettivo
- Sony FE 24-105 mm F4 G OSS
- Esposizione
- f/14, ISO 100, 1/30
- Luce
- Flash anulare Godox AR400, polarizzazione incrociata
- Supporto
- Treppiede, fondale nero, piano rotante
- Target
- Disco con target codificati e barre di scala
- Lati
- 3 di base, fino a 5
- Foto per lato
- da 170 a 200, fino a 350
- Reperti
- da 10 a 80 cm, alcuni sotto 1 cm di spessore
- Colore
- Nessuna calibrazione colorimetrica
- Tempo per reperto
- da 6 a 15 ore di lavoro manuale
Dieci passi, con i tempi
Dal reperto al modello pubblicato
Acquisizione
Trasferta, allestimento (treppiede, flash, fondale nero, piano rotante, marker), ripresa da 3 o 4 lati
1 h 25 m
Fotocamera e rig
Pre-elaborazione
Scarico e organizzazione, da RAW a TIFF a 16 bit con un preset colore
da 15 a 30 m
Camera Raw
Allineamento delle camere
Import, riconoscimento e correzione dei target codificati e delle barre di scala, ottimizzazione dei parametri
variabile
Metashape
Maschere
Nuvola a bassa risoluzione per una mesh indicativa, poi le maschere che isolano il soggetto dal fondo
da 15 a 40 m
Metashape
Allineamento dei blocchi
I lati ripresi separatamente diventano un modello solo
10 m
Metashape
Nuvola densa e pulizia
Generazione della nuvola densa, poi rimozione a mano dei punti inaffidabili e degli artefatti di sovrapposizione
1 h 30 m
Metashape
Mesh e rifinitura
Costruzione della mesh, rifinitura del dettaglio, decimazione nei tre livelli
da 2 a 6 h
Metashape
Texture
Maschere per le zone nitide, poi mappe di colore, normali e occlusione ambientale
da 40 m a 2 h
Metashape
Esportazione
Export di mesh e texture, organizzazione dei file, caricamento
da 5 a 20 m
Metashape
Pubblicazione
Caricamento, materiali, luci e HDRI, pubblicazione con la descrizione
30 m
Sketchfab
Tempi tipici, misurati sul programma. L'acquisizione va da 45 minuti a 2 ore; l'allineamento è il passo più variabile, rapido quando i marker si risolvono e lungo quando non lo fanno. Il calcolo non presidiato è escluso: sono ore di lavoro manuale.
Risultati misurati
- Risoluzione a terra
- da 0,0425 a 0,0737 mm/pixel
- Camere allineate
- 1.111 su 1.111 e 442 su 442, il 100%
- Residuo delle barre di scala
- 0,031 mm, su 12 e 18 barre di controllo
- Errore di riproiezione
- da 0,683 a 0,868 pixel
- Nuvola densa
- da 23,3 a 26,7 milioni di punti
- Marker codificati
- da 56 a 87 per reperto
Misurati su OPH2011 e OPH2107, letti dai report di elaborazione di Agisoft Metashape.
Cosa questi numeri non dimostrano
Le barre di scala sono lunghe 5 e 15 mm, misurate tra i target del disco, e sono tutte barre di controllo. Quindi 0,031 mm dice che la rete di scala è coerente con se stessa a circa trenta micrometri. Non è una verifica indipendente sul reperto, che è largo circa 170 mm. Le prossime scansioni useranno un piatto con marker e barre di scala ridisegnato, per una precisione maggiore.
La risoluzione a terra è quello che il sensore campiona, non quello che l'obiettivo risolve. Lavoro intorno a f/14 perché un fossile ha profondità, e a 40 cm la profondità di campo è il vincolo. A quell'apertura la diffrazione fissa il dettaglio reale intorno a 0,1 mm. È lo scambio giusto per questo soggetto, e vale la pena dirlo invece di citare da solo il numero più piccolo.
Nessuna delle due cose rende i modelli meno utili per quello a cui servono: misure morfometriche, figure per le pubblicazioni, studio a distanza, stampa. È la differenza tra una buona documentazione e la metrologia, ed è una differenza vera che va nominata.
Consegnato per ogni reperto
Un modello 3D con la sua catena di LOD, i livelli di dettaglio: dal master d'archivio a 10 milioni di facce fino alla versione leggera per il web. Texture a 4K: albedo, occlusione ambientale e normali.
A cosa servono i modelli
- Conservazione, indipendente da quello che succede al reperto fisico
- Studio a distanza: un paleontologo esamina il reperto senza averlo in mano
- Documentazione a corredo delle pubblicazioni scientifiche
- Ricostruzione delle parti mancanti per simmetria, specchiando gli elementi che sopravvivono, senza prendere in prestito geometria da altri animali
- Repliche fisiche, stampate in 3D per essere maneggiate ed esposte
- Archivio digitale e museo virtuale
- Materiale didattico per le scuole
- Codici QR nelle teche, che portano al modello
- Divulgazione, in museo e fuori: lo stand alla Fiera dell'Agricoltura di Teramo, 2025
Ringraziato in
Italian Journal of Geosciences
Beyond the Stromer's Riddle: the impact of lumping and splitting hypotheses on the systematics of the giant predatory dinosaurs from northern Africa
Mauro Falasca and Simone Saccomandi are thanked for acquiring and developing the 3D models of the specimens here described (available at the link: https://sketchfab.com/ophismuseum).
Historical Biology
Avian-like salt glands in Spinosauridae
Simone Saccomandi (OPHIS) is thanked for the assistance in assembling the 3D model of OPH 2103.
La conferenza del 2025
Dalla scansione alla sala
Alla conferenza con cui il museo ha presentato i nuovi reperti, “Oltre l'enigma di Stromer”, abbiamo costruito un allestimento intorno a una stampante 3D che produceva dal vivo la replica di un fossile che avevo scansionato.
Ho disegnato e mappato le proiezioni che correvano sulla stampante e sulle pareti, per mostrare come il modello prende forma strato dopo strato, insieme alla segnaletica e alle grafiche della serata, con Illustrator, After Effects e MadMapper. Ho fotografato io l'evento.